新数学模型显示，蚂蚁群落的同步活动爆发类似于物理系统的相变，取决于社交传染速度和活动周期的时间尺度分离。
一个蚁巢看起来像一堆小身体在各自移动。但每隔一段时间，整个群落的蚂蚁几乎同时行动起来。这种突然的活动爆发之后是相对平静的时段。
科学家把这种爆发比作物理系统的相变，观察了几十年，但这么多蚂蚁在没有指挥者的情况下如何同步，始终不清楚。《PRX Life》上一项新研究提出一个数学模型：蚂蚁群落在达到临界点后突然同步。
在临界点之前，蚂蚁独立移动。一旦越过临界点，一只蚂蚁就能在整个巢穴中触发一波活动。新泽西理工学院生物学家加尼尔说："同步不依赖于任何特定个体，任何蚂蚁都可以充当第一个行动者。"
模型由纽约大学机械工程师纳波利和城市系统工程师波菲里与加尼尔共同开发。纳波利告诉ScienceAlert："模型中活动节律的出现紧密依赖两个关键因素：群体必须对单个个体的活动敏感，即对社会传染敏感；且这个个体必须以远快于活动爆发时间尺度的速度传播活动。缺少这两个因素中的任何一个，都会破坏同步。"
蚁群中不活跃的工蚁数量多得惊人，但与移动中的巢友相遇就能促使它们动起来。新模型将蚂蚁分为三种状态：活跃、不活跃和不应期。活跃的蚂蚁移动并激活附近的巢友；不活跃的蚂蚁静止但可被激发；不应期的蚂蚁暂时无法重新激活，防止爆发无限持续。
在模拟中，当蚂蚁移动太慢或相遇太少时，活动在传播前就消散了。但当速度、密度或交互范围越过临界阈值，相遇变得足够频繁，一只蚂蚁的活动就会在群落中形成级联反应。纳波利将其比作物理相变(比如水结冰)，但强调关键局限：这个转变决定的是爆发是否可能出现，而非下一次何时发生。
最有趣的结果是时间尺度上的巨大差异。蚂蚁运动传播活动的速度远远快于整个群落行为状态转换的周期。这种时间尺度的分离，创造了爆发持续的条件。目前活蚁实验正在验证模型，研究重点是群落是否在阈值附近运行，以及活动爆发是否能作为信息在巢穴中极速传播的平台。
原文：https://www.sciencealert.com/ant-colonies-pulse-like-a-physical-system-and-scientists-are-beginning-to-understand-what-triggers-them